2023年6月6日，来自希腊巴斯德研究所神经生物学系细胞和分子神经生物学-干细胞实验室Florentia Papastefanaki团队在Cells上发表“Brain Infection by Group B Streptococcus Induces Inflammation and Affects Neurogenesis in the Adult Mouse Hippocampus”，揭示了B族链球菌的脑部感染诱导炎症并影响成年小鼠海马体的神经发生。
病原体穿过血脑屏障引起的中枢神经系统感染极具破坏性，并会引发细胞改变和神经炎症。特别是细菌性脑部感染是海马神经元变性的主要原因。海马神经发生是成人大脑一生中发生的连续多步过程，可以补偿这种神经元损失。 然而，细菌性脑膜炎/脑炎的认知和其他后遗症发生率很高，这表明内源性修复机制可能受到严重影响。在当前的研究中，作者使用B组链球菌(GBS)菌株NEM316建立成年小鼠脑部感染模型并确定其对成年神经发生的影响。实验性脑炎通过抑制祖细胞的增殖和新生神经元的产生，引起神经功能缺损和死亡，诱发炎症，并影响成年海马齿状回的神经发生。这些影响与海马神经发生特别相关，而脑室下区神经发生不受影响。总的来说，该研究提供了关于GBS感染对成人大脑神经发生影响的新见解。
图一 GBS感染在小鼠大脑中诱导炎症和外周免疫细胞浸润
作者首先验证了感染72小时后处死的存活小鼠大脑中GBS的存在。免疫荧光检测发现在脉络丛、侧脑室和第三脑室周围、杏仁核和皮质以及脑实质中检测到GBS。接下来探究GBS的存在是否会引起大脑内的炎症免疫反应。GBS和CD68（活化巨噬细胞/小胶质细胞的标志物）的双重免疫荧光揭示了GBS染色在CD68+细胞中的共定位，表明小胶质细胞/巨噬细胞活化和吞噬作用正在进行。这在实质中的簇状细胞的情况下尤为明显，其中CD68在GFP附近或周围被检测到，反映了激活的CD68+小胶质细胞/巨噬细胞吞噬GFP+细菌进行吞噬作用。
图二 GBS脑部感染和神经炎症
鉴于对受感染小鼠脑部活动性炎症的初步观察，作者进一步检测了海马齿状回神经炎症的两个主要特征，即星形胶质细胞增生，由星形胶质细胞中胶质纤维酸性蛋白(GFAP)的表达水平估计，以及小胶质细胞增生，通过对离子化钙结合衔接分子1(Iba-1)和CD68进行双重免疫染色评估，当共表达时标记激活的巨噬细胞/小胶质细胞。与对照组相比，注射GBS后荧光没有明显变化。此外，还评估了外周T和B淋巴细胞的浸润。分别标记 T (CD3+/CD45+)和B(CD3-/CD45+) 淋巴细胞的CD3和CD45双重免疫染色揭示了T细胞和B细胞在GBS感染小鼠大脑中的浸润，特别是在以下区域脑膜和脉络丛。此外观察到受感染动物的脑实质中存在T和B细胞簇，对照组中并没有。
图三 GBS脑部感染对海马齿状回颗粒下区神经源性生态位的影响
为了分析齿状回中海马神经源性生态位对GBS感染的反应，在感染后72小时对冠状脑切片进行了多重免疫荧光标记。作者使用Ki67（增殖标记）和特定于神经发生的不同细胞阶段的标记评估了NSC的增殖。与对照组相比，GBS感染小鼠的增殖细胞总数呈下降趋势。当作者研究SGZ神经源性生态位中存在的不同增殖细胞群时，发现两组小鼠之间存在显著差异。特别是，在GBS感染后，Sox2+/Ki67+增殖的NSCs显著减少。此外，MASH1+/Ki67+细胞对应于快速增殖的转运扩增前体细胞群，在GBS感染的小鼠中明显减少。同样，与对照小鼠相比，GBS感染小鼠的增殖神经母细胞显著减少。与此一致，GBS感染小鼠的SGZ中有丝分裂后新生神经元(DCX+/Ki67)数量也显著减少。
图四 感染后海马中PV阳性神经元和BDNF的免疫检测降低
作者检测了海马神经源性生态位中表达小清蛋白的中间神经元数量可能发生的变化，因为它们在支持该区域新生神经元存活的作用。通过免疫荧光观察到齿状回中小白蛋白阳性细胞数量显著减少。接着检测了海马体损伤（已知会导致学习和记忆受损）与脑源性神经营养因子(BDNF)（大脑中分布最广的生长因子）之间的相关性。BDNF主要在海马苔藓纤维投射中表达，即终止于苔藓细胞和CA3锥体神经元的齿状回颗粒细胞的无髓鞘轴突，这对空间记忆的形成和巩固尤其重要。BDNF调节神经元存活、突触传递和突触可塑性，BDNF的免疫荧光标记显示，在GBS感染后72小时数量显著减少。
图五 GBS脑感染对脑室下区神经源性生态位的影响
鉴于GBS感染对SGZ神经源性群体的影响，于是作者检测SVZ的神经源性生态位是否有类似的反应。与SGZ不同，在SVZ中，两组在任何增殖前体细胞类型中均未发现明显差异。有丝分裂后DCX+/Ki67新生神经元的数量在两组之间没有差异。此外，当作者检测一组2小时的细胞进入细胞周期的S期时，两组小鼠之间的各种SVZ细胞群之间没有显著差异。
综上所述，GBS相关脑膜炎会损害成人神经发生，特别是在海马体中，并且与增殖的NSC和成神经细胞数量减少有关，从而导致SGZ中有丝分裂后神经元数量减少。此外，作者观察到BDNF水平降低，以及PV阳性中间神经元数量减少，这两者都参与成人神经发生。这些影响可以通过GBS内毒素或/和外毒素与宿主脑细胞群的相互作用直接介导和/或通过激活的小胶质细胞和浸润外周免疫细胞的炎症反应间接介导。总之，该研究为GBS感染和由此产生的神经功能缺陷提供了新的见解，拓宽了对疾病发病机制的理解。
https://www.mdpi.com/2073-4409/12/12/1570
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